2014 Fiscal Year Annual Research Report
π共役ポリマーを含むポリマーブレンド薄膜のナノ周期構造構築
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25600023
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
吉江 尚子 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (20224678)
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2013-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | ポリマーブレンド / ナノ相分離構造 / エピタキシャル結晶化 / 固液相分離 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は申請者らが開発した、結晶性溶媒誘導エピタキシーを用いたポリマーブレンド薄膜におけるナノ周期構造形成技術[CIE法]に基づいて、nmスケールのドナー/アクセプター構造を造形することを目的とする。昨年度までに立体規則性ポり(3-ヘキシルチオフェン)[rrP3HT]とポリスチレン[PS]のブレンド、及び、rrP3HTと立体不規則性ポリ(3-フドデシルチオフェン)[ranP3DDT]のブレンドで、ストライプ状のナノ相分離構造を生成することに成功している。
本年度は、rrP3HT/PSおよびrrP3HT/ranP3DDTナノ構造体中の詳細な構造分析を行った。ナノ構造体形成後の熱処理や選択溶媒による片成分除去などの方法により、rrP3HT結晶化過程や階層構造性などを明らかにした。さらに同様の分析法を一般的なポリマーのブレンドにも適用し、CIE法によるナノ構造体形成メカニズムを解明した。CIE法は有機低分子溶媒の配向結晶化をきっかけとして、ポリマーブレンドの固液相分離と一方のブレンド成分のエピタキシャル結晶化を引き起こし、相分離に配向性を与えると同時に、初期の段階で構造凍結することにより、nmスケールのストライプ状パターンを実現するという極めて複雑な過程を経ている。今回の詳細な検討により、ナノ構造の階層性発現過程が明らかとなった。
更に実際の有機薄膜太陽電池用デバイスに近い条件下で、rrP3HT/PSおよびrrP3HT/ranP3DDTのナノ構造形成を試みた。CIE法の成否は基板種類に大きく依存することが知られていたが、PEDOT:PSS上でもストライプ状のナノ構造体を得ることに成功した。また、アクセプターとしてフェニルC61酪酸メチルエステル[PCBM]をブレンドに添加し、CIE法を適用した場合にも、ナノ構造体が形成できることを確認した。
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